FR2890710A1 - HOLLOW SHAFT FOR TORQUE TRANSMISSION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME - Google Patents
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Abstract
Selon l'invention, l'arbre est caractérisé en ce que l'arbre creux peut être composé ou est composé de deux composants, dont l'un contient une partie d'arbre et le profil (2, 3), et sur le côté, opposé au profil de l'arbre un profil (2, 3) extérieur, transmettant le couple, d'un assemblage par emboîtement, et l'autre composant étant un composant de type douille avec le second profil et un profil intérieur, transmettant le couple, d'un assemblage à emboîtement (5, 6).According to the invention, the shaft is characterized in that the hollow shaft may be composed of or composed of two components, one of which contains a shaft portion and the profile (2, 3), and on the side opposed to the profile of the shaft an outer profile (2, 3), transmitting the torque, of an interlocking assembly, and the other component being a bushing-type component with the second profile and an inner profile, transmitting the torque, of an interlocking assembly (5, 6).
Description
2890710 12890710 1
La présente invention concerne un arbre creux qui est doté de profilages extérieurs prévus sur ses deux extrémités pour la transmission de couple, tels que des dentures longitudinales, des dentures de courroie trapézoïdale, des profils polygonaux ou similaires, les zones d'arbre intercalées présentant des diamètres plus faibles que les profilages. The present invention relates to a hollow shaft which is provided with external profiles provided on both ends for the transmission of torque, such as longitudinal toothings, V-belt teeth, polygonal profiles or the like, the interspersed shaft areas having smaller diameters than profiling.
De tels arbres creux peuvent servir à l'entraînement d'ensembles, par exemple des pompes à huile, celui-ci avec la partie centrale étant plus étroit pour des raisons de place que les extrémités sur lesquelles les dentures sont 15 imprévues. Such hollow shafts may be used for driving assemblies, for example oil pumps, the latter with the central portion being narrower for reasons of space than the ends on which the teeth are unscheduled.
Une proposition de fabrication de tels arbres dépasse le fait de fabriquer ces arbres d'une seule pièce par extrusion à froid. Dans le cas présent, l'un des profilages devrait être élargi après la fabrication de la zone d'arbre creux. De tels élargissements ne peuvent être fabriqués que dans des outils spéciaux très compliqués et exigent donc une proportion importante du travail complémentaire. De ce fait, des frais supplémentaires importants sont occasionnés. A proposal to manufacture such trees goes beyond making these one-piece trees by cold extrusion. In this case, one of the profilings should be expanded after the hollow shaft area has been manufactured. Such enlargements can only be made in very complicated special tools and therefore require a significant proportion of the complementary work. As a result, significant additional costs are incurred.
La présente invention avait pour objectif de créer un arbre creux du type mentionné au début qui se caractérise par une fabrication particulièrement simple, avantageuse et rapide ainsi que par une précision élevée et également de mettre à disposition des procédés pour sa fabrication avantageuse, rapide et précise. The object of the present invention was to create a hollow shaft of the type mentioned at the beginning which is characterized by particularly simple, advantageous and fast manufacturing as well as by high precision and also to provide processes for its advantageous, rapid and precise manufacture. .
Selon l'invention, ce résultat est obtenu avec un arbre creux du type indiqué au début par le fait que cet arbre creux peut être assemblé ou est assemblé à partir de deux composants, dont l'un contient le tronçon d'arbre creux et qui contient un profil, et sur le côté, opposé au profil, de l'arbre un assemblage par emboîtement extérieur et transmettant le couple, et l'autre composant étant un composant en forme de manchon avec le second profil et un profil intérieur et transmettant le couple d'un assemblage par emboîtement. According to the invention, this result is obtained with a hollow shaft of the type indicated at the beginning by the fact that this hollow shaft can be assembled or assembled from two components, one of which contains the hollow shaft section and which contains a profile, and on the side, opposite the profile, the shaft an outer socket assembly and transmitting the torque, and the other component being a sleeve-shaped component with the second profile and an inner profile and transmitting the couple of an assembly by interlocking.
Dans le cas présent, il est avantageux que le façonnage de la partie en forme d'arbre creux, des profilages, et d'un profilé de l'assemblage par emboîtement d'un composant et/ou le façonnage de l'autre composant s'effectue par extrusion à froid à partir d'une ébauche massive. In the present case, it is advantageous that the shaping of the hollow shaft-shaped part, the profilings, and a profile of the interlocking assembly of one component and / or the shaping of the other component by cold extrusion from a massive blank.
Il peut être utile dans le cas présent de prévoir un ajustement serré entre le profil intérieur et le profil extérieur de l'assemblage par emboîtement, de sorte que, après l'emboîtement du manchon pendant le transport, la manipulation et le montage, celui-ci ne peut pas tomber dans la partie en forme d'arbre. It may be useful in the present case to provide a tight fit between the inner and outer profile of the interlocking assembly, so that after the sleeve is engaged during transport, handling and assembly, the it can not fall into the tree-shaped part.
Lorsque les deux profilages prévus sur les extrémités d'arbre sont dotés de différents diamètres, il est opportun que le profilage plus petit soit prévu sur le composant en forme de manchon et le profilage plus grand soit fabriqué d'une seule pièce avec la partie en forme de tube. When the two profilings provided on the shaft ends are provided with different diameters, it is advisable that the smaller profiling be provided on the sleeve-shaped component and the larger profiling be made in one piece with the shaped part. tube shape.
Pour la fabrication de la partie d'arbre creux avec un profilage conçu sur une de ses extrémités avec un diamètre plus grand que le diamètre d'arbre et transmettant le couple, 2890710 3 comme un profil d'arbre cannelé et un profil extérieur, transmettant le couple et prévu sur l'extrémité d'arbre opposée, d'un assemblage par emboîtement, il est avantageux de prévoir au moins certaines des étapes de procédé mentionnées ci-dessous: a) tronçonnage d'une ébauche de matériau à partir d'un matériau en barre, b) un premier embouti, la fabrication d'une zone creuse en forme d'écuelle s'effectuant avec une embase massive et la zone d'écuelle correspondant au moins approximativement au diamètre intérieur et au diamètre extérieur de la partie profilée, c) un second embouti, un prolongement de la zone creuse s'effectuant à partir de l'embase par extrusion à froid, d) perforation du fond de l'écuelle e) extrusion des tubes, le début de la 20 fabrication du corps d'arbre creux s'effectuant par extrusion à froid, f) une première réduction du diamètre et de l'épaisseur de paroi ainsi qu'un prolongement de la partie d'arbre creux selon l'étape e) et la formation d'une zone de col épaissie par rapport au diamètre extérieur de l'arbre creux à la suite de la zone prévue pour la formation du profilage par extrusion à froid, g) une seconde réduction au moins approximativement à partir de la zone en forme de bague annulaire et un prolongement de la partie d'arbre creux selon l'étape f) par extrusion à froid, h) pressage final par extrusion à froid de 35 la zone de profil sous la forme de la denture 2890710 4 extérieure par l'introduction d'un mandrin dans le contour intérieur de la zone de profil avec un diamètre identique, un poinçon en forme de bague et entourant le mandrin pénétrant dans la zone avant de la zone d'extrémité et refoulant alors du matériau dans la contre-denture d'une matrice posée autour de la zone prévue pour la formation de la denture, en cas de formation d'une saillie axiale, i) éventuellement en même temps que l'étape h), la production du profil extérieur de l'assemblage par emboîtement dans la zone, opposée à la zone de profil, de l'arbre creux par extrusion à froid, j) tournage de la saillie. For the manufacture of the hollow shaft portion with profiling designed on one of its ends with a diameter greater than the shaft diameter and transmitting torque, 2890710 3 as a splined shaft profile and an outer profile, transmitting the torque and provided on the opposite shaft end, an interlocking assembly, it is advantageous to provide at least some of the process steps mentioned below: a) cutting a blank of material from a bar material, b) a first stamp, the manufacture of a hollow bowl-shaped area with a solid base and the bowl area corresponding at least approximately to the inner diameter and the outside diameter of the part. c) a second stamping, an extension of the hollow zone from the base by cold extrusion, d) perforation of the bottom of the bowl e) extrusion tubes, the beginning of the manufacture of the body of a hollow fiber is effected by cold extrusion, f) a first reduction of the diameter and the wall thickness and an extension of the hollow shaft portion according to step e) and the formation of a zone of collar thickened with respect to the outside diameter of the hollow shaft following the zone provided for forming the cold extrusion profiling, g) a second reduction at least approximately from the ring-shaped zone and an extension of the hollow shaft portion according to step f) by cold extrusion, h) final cold extrusion pressing of the profile area in the form of the external toothing 2890710 4 by the introduction of a mandrel into the inner contour of the profile zone with an identical diameter, a ring-shaped punch and surrounding the mandrel penetrating into the front zone of the end zone and then pushing material into the toothing of a matrix placed around it the area intended for the formation of the toothing, in the event of formation of an axial projection, i) optionally at the same time as step h), the production of the outer profile of the assembly by interlocking in the zone, opposite to the profile zone , hollow shaft by cold extrusion, j) turning of the projection.
Pour la fabrication de la douille avec un profilage extérieur et un profil intérieur d'un assemblage par emboîtement, au moins certaines des étapes de procédé mentionnées peuvent convenir de façon particulièrement avantageuse: a) tronçonnage d'une ébauche de matériau à partir d'un matériau en barre b) embouti et en même temps formation du profil intérieur de l'assemblage par emboîtement, de préférence à la cote de profil finale par extrusion à froid, c) perforation du fond, d) tournage du diamètre extérieur, e) fabrication du profil extérieur par extrusion à froid, un mandrin avec un profil correspondant au profil intérieur de l'assemblage par emboîtement étant introduit dans le même élément et un poinçon de forme annulaire, entourant le mandrin, pénétrant dans la zone avant opposée au fond perforé et du 2890710 5 matériau étant alors refoulé dans la contre-denture, posé auparavant autour de la zone prévue pour la formation du profil extérieur, d'une matrice, une saillie axiale étant formée, f) tournage de la hauteur de douille pour atteindre la cote finale, donc enlèvement de la saillie axiale. For the manufacture of the sleeve with an external profiling and an inner profile of an interlocking assembly, at least some of the process steps mentioned may be particularly advantageous: a) cutting a blank of material from a bar material b) stamped and at the same time formation of the inner profile of the interlocking assembly, preferably to the final profile dimension by cold extrusion, c) perforation of the bottom, d) turning of the outer diameter, e) manufacturing the outer profile by cold extrusion, a mandrel with a profile corresponding to the inner profile of the interlocking assembly being introduced into the same element and an annular shaped punch, surrounding the mandrel, penetrating into the front zone opposite to the perforated bottom and the material is then pushed back into the toothing, previously placed around the zone provided for the formation of the outer profile, a matrix, an axial projection being formed, f) turning the sleeve height to reach the final dimension, thus removing the axial projection.
Pour la fabrication ultérieure d'un arbre creux, au moins trois des étapes mentionnées ci- dessous peuvent convenir de façon particulièrement avantageuse avant ou après l'emboîtement ou l'enfoncement de la douille sur l'arbre au moyen de l'assemblage par emboîtement. For the subsequent manufacture of a hollow shaft, at least three of the steps mentioned below may be particularly advantageous before or after nesting or insertion of the bushing on the shaft by means of the interlocking connection. .
a) tournage de la zone à l'intérieur de la zone de profil réalisée d'une seule pièce avec le profil d'arbre comme siège de palier, b) fabrication d'une encoche dans la zone d'extrémité extérieure du profil, c) fabrication d'un chanfrein au début du contour intérieur dans la zone du profil, d) fabrication d'une découpe libre dans la zone d'extrémité du contour intérieur cylindrique dans la zone du profil. a) turning the area inside the profiled zone made in one piece with the shaft profile as a bearing seat, b) making a notch in the outer end zone of the profile, c ) making a chamfer at the beginning of the inner contour in the profile zone, d) making a free cut in the end zone of the cylindrical inner contour in the profile zone.
Dans le cas présent, il peut-être avantageux d'effectuer un traitement thermique ou un traitement superficiel entre certaines étapes du procédé, en particulier un recuit d'adoucissement, de sorte que le matériau, dont la structure a été consolidée par le formage à froid lors des étapes précédentes, sera ramolli à nouveau, par exemple lors de la fabrication du corps d'arbre creux avec le premier profil formé entre les étapes b) et c), d) et e), e) et f), f) et g) ainsi que g) et h) ; lors de la 2890710 6 fabrication du manchon entre les étapes d) et e). In the present case, it may be advantageous to carry out a heat treatment or a surface treatment between certain process steps, in particular softening annealing, so that the material, the structure of which has been consolidated by forming with in the preceding steps, will be softened again, for example during the manufacture of the hollow shaft body with the first profile formed between steps b) and c), d) and e), e) and f), f ) and (g) as well as (g) and (h); during the manufacture of the sleeve between steps d) and e).
A l'aide des figures en 1 - 19, l'invention est expliquée de façon plus détaillée. With the aid of Figures 1 - 19, the invention is explained in more detail.
Dans le cas présent, la figure 1 montre un arbre creux selon l'invention ou un arbre creux fabriqué selon un procédé inventif, Les figures 2 à 19 les différentes étapes du procédé pour la fabrication d'un arbre selon la 10 figure 1. In the present case, FIG. 1 shows a hollow shaft according to the invention or a hollow shaft manufactured according to an inventive method. FIGS. 2 to 19 show the various steps of the method for producing a shaft according to FIG.
L'arbre de pompe à huile 1 selon la figure 1 est conçu comme arbre creux et présente sur ses extrémités des profilages extérieurs sous la forme de profilages d'arbre ou de dentures longitudinales 2, 3. The oil pump shaft 1 according to Figure 1 is designed as a hollow shaft and has on its ends external profiling in the form of shaft profiles or longitudinal teeth 2, 3.
Entre les deux zones de profil 2, 3 se trouve une partie 4 de forme tubulaire, qui présente au moins sur des zones partielles un diamètre plus faible que les profilages 2, 3. Between the two profile zones 2, 3 is a tubular part 4, which has at least partial areas a smaller diameter than the profiles 2, 3.
Le profil 3 et la partie 4 tubulaire sont conçus d'une seule pièce ou en une seule partie dans le présent exemple de réalisation et sur l'extrémité, opposée au profil 3, de l'arbre, le manchon 7, qui porte le profil 2, est emboîté au moyen d'un assemblage par emboîtement 5, 6 transmettant le couple, qui sera décrit encore ci-dessous. L'assemblage par emboîtement 5 et 6 est conçu comme un ajustement serré. Aussi bien la partie 4 de forme tubulaire que la partie de profil 3 conçue ainsi d'une seule pièce de même que le manchon 7 sont fabriqués par formage à froid, comme ceci est expliqué ci-dessous, tout du moins en ce qui concerne ses zones fonctionnelles. The profile 3 and the tubular portion 4 are designed in one piece or in one part in the present embodiment and on the end, opposite the profile 3, of the shaft, the sleeve 7, which carries the profile. 2, is engaged by means of a torque-transmitting coupling assembly 5, 6, which will be described further below. The interlocking assembly 5 and 6 is designed as a snug fit. Both the tubular portion 4 and the profile portion 3 thus formed in one piece as well as the sleeve 7 are manufactured by cold forming, as explained below, at least with respect to its functional areas.
2890710 7 Dans le cas présent, la figure 2 montre une ébauche 8 séparée d'un matériau en barre par tronçonnage, ici le sciage. In the present case, Figure 2 shows a blank 8 separated from a bar material by cutting, here sawing.
A partir de cette ébauche, la partie 9 selon la figure 3 est fabriquée dans une opération désignée par "embouti I" dans un procédé d'extrusion à froid. From this blank, part 9 according to Figure 3 is manufactured in an operation referred to as "stamped I" in a cold extrusion process.
Dans une opération désignée par "embouti II", la partie en forme de douille et désignée par 10, selon la figure 4, est fabriquée par extrusion à froid. In an operation referred to as "stamped II", the sleeve-shaped portion designated 10, according to FIG. 4, is manufactured by cold extrusion.
Dans une opération "perforation" le fond 11 (voir figure 4) du composant 10 en forme de douille est enlevé, de sorte qu'il se forme un composant 12 selon la figure 5, qui ne présente alors plus de fond. In a "perforation" operation the bottom 11 (see FIG. 4) of the sleeve-shaped component 10 is removed, so that a component 12 is formed according to FIG. 5, which then has no bottom.
Dans une étape de procédé désignée par "extrusion des tubes", du matériau est refoulé essentiellement à partir de la zone 13 selon la figure 5 et la zone creuse 14 du composant 15 selon la figure 6 est fabriquée. In a process step referred to as "extrusion of the tubes", material is discharged essentially from the zone 13 according to FIG. 5 and the hollow zone 14 of the component 15 according to FIG. 6 is manufactured.
Dans l'étape de travail désignée par "réduction I", la zone d'arbre creux 16 du composant 17 selon la figure 7 est fabriquée essentiellement à partir de la zone 14 selon la figure 6. Dans le cas présent, également une zone de col 18 est formée à la suite de la zone prévue pour la formation du profil 3. In the working step designated by "reduction I", the hollow shaft region 16 of the component 17 according to FIG. 7 is manufactured essentially from the zone 14 according to FIG. 6. In the present case, also a zone of col 18 is formed following the zone provided for the formation of the profile 3.
Dans une opération de travail consécutive, qui est désignée par "réduction II", la partie désignée ici par 16 est rétrécie par extrusion à froid au moins approximativement à partir de la zone 18 en forme de col selon la figure 7 et la 2890710 8 zone d'arbre creux 20 d'un composant 21 selon la figure 8 est générée. In a subsequent work operation, which is referred to as "reduction II", the portion designated herein as 16 is shrunk by cold extrusion at least approximately from the neck-shaped zone 18 according to FIG. 7 and zone 2890710. hollow shaft 20 of a component 21 according to FIG. 8 is generated.
Dans l'étape de procédé désignée par "pressage final", on fabrique le composant 22 selon la figure 9 avec le profilage extérieur 3, qui est nettement plus visible sur la figure 10, laquelle montre un extrait X agrandi de la figure 9. Lors de la même opération, on peut former sur les extrémités, opposées à la denture 3, de la zone d'arbre creux 23 le profilage 5, c'est-à-dire une arête polygonale pour un assemblage par emboîtement transmettant le couple. Ce détail est représenté dans une échelle agrandie sur la figure 11, qui montre une coupe selon la ligne XI de la figure 9. In the process step referred to as "final pressing", component 22 according to FIG. 9 is manufactured with outer profiling 3, which is much more visible in FIG. 10, which shows an enlarged extract X of FIG. the same operation can be formed on the ends, opposite to the toothing 3, of the hollow shaft area 23 the profiling 5, that is to say a polygonal edge for a torque-transmitting coupling assembly. This detail is represented in an enlarged scale in FIG. 11, which shows a section along the line XI of FIG. 9.
Le profilage 3 est formé par le fait qu'une matrice dotée d'un contreprofilage est posée autour de la zone désignée par 19 sur la figure 8, un mandrin est également introduit dans le contour intérieur de la zone 19 et un poinçon de forme annulaire - représenté partiellement sur la figure 10 et désigné par 25 - se déplace vers la face frontale 26 (voir figure 8) , pénètre dans la zone 19 et refoule en cas de matériau dans la denture de la matrice, de sorte que la denture 3 est formée. Dans le cas présent, on forme également une saillie 27, comme ceci est visible en particulier sur la figure 10. The profiling 3 is formed by the fact that a matrix equipped with a counterprofilage is placed around the zone designated by 19 in FIG. 8, a mandrel is also introduced into the inner contour of the zone 19 and a ring-shaped punch. - partially shown in FIG. 10 and designated by 25 - moves towards the end face 26 (see FIG. 8), enters the zone 19 and delivers the material in the toothing of the die, so that the toothing 3 is formed. In the present case, a projection 27 is also formed, as can be seen in particular in FIG.
La saillie 27 est tournée dans le processus "tourner longueur" sur la ligne 28 selon la figure 12, de sorte que l'arbre creux est formé alors avec sa zone 4 et la zone de denture 3 prévue d'une seule pièce dessus et le profil 6 extérieur d'un assemblage par emboîtement, comme représenté sur la figure 1. The projection 27 is turned in the process "turn length" on the line 28 according to Figure 12, so that the hollow shaft is formed then with its zone 4 and the tooth zone 3 provided in one piece on and the outer profile 6 of an interlocking assembly, as shown in FIG.
2890710 9 La fabrication de la douille 7 avec le profil extérieur 2 et avec le profil extérieur 6 d'un assemblage par emboîtement est représentée sur les figures 13 à 19. The manufacture of the sleeve 7 with the outer profile 2 and with the outer profile 6 of an interlocking assembly is shown in FIGS. 13 to 19.
Avec l'étape de travail désignée par "sciage", on forme une ébauche 30 selon la figure 13. With the working step referred to as "sawing", a blank 30 is formed according to FIG. 13.
Dans le processus de travail "embouti" représenté sur la figure 14, on fabrique un composant 31 en forme d'écuelle avec une zone 32 cylindrique et un fond 33. Lors de l'étape de procédé montrée sur la figure 14, également le profil 5 intérieur de l'assemblage par emboîtement transmettant le couple est fabriqué sous la forme d'une arête polygonale par l'étape de procédé d'extrusion à froid montrée sur la figure 14. In the "stamped" work process shown in Fig. 14, a dish-shaped component 31 is made with a cylindrical area 32 and a bottom 33. In the process step shown in Fig. 14, also the profile The inside of the torque transmitting interlock assembly is manufactured as a polygonal ridge by the cold extrusion process step shown in FIG.
Le profilage 5 est visible nettement sur la figure 15, qui montre une vue depuis la direction de la flèche XV-XV sur la figure 14. The profiling 5 is clearly visible in FIG. 15, which shows a view from the direction of the arrow XV-XV in FIG.
Dans le processus de travail représenté par "perforation" selon la figure 16, le fond 33 (figure 15) est partiellement enlevé. In the work process represented by "perforation" according to Fig. 16, the bottom 33 (Fig. 15) is partially removed.
Dans l'étape de travail désignée par "tournage 1" selon la figure 17, le diamètre extérieur 34 du composant 7 en forme de manchon est façonné au tour. In the working step referred to as "turning 1" according to Fig. 17, the outer diameter 34 of the sleeve-like component 7 is lathe-shaped.
Dans l'étape de travail selon la figure 19, qui est désignée par "réduction de denture", le profil extérieur 2 profil est généré pratiquement de façon identique comme le profil 3 dans l'étape de procédé selon la figure 9. In the working step according to Fig. 19, which is referred to as "gear reduction", the profile outer profile 2 is generated substantially identically as profile 3 in the process step according to Fig. 9.
Egalement dans l'étape de procédé, dans laquelle le manchon 7 selon la figure 19 est doté du profil de denture 2, un mandrin correspondant au profil 5 est entré axialement dans le profilage 5 et un poinçon 35 en forme de bague bute contre la face frontale 36 (figure 18), du matériau provenant de la zone avant étant appuyé par extrusion à froid dans une matrice posée autour du diamètre extérieur 34 cylindrique, qui présente la forme opposée du profilage 2, dans ce contre-profilage, de sorte qu'une saillie 37 occasionnée alors est enlevée 19 dans un processus de travail "tournage 2" selon la figure 19. Also in the process step, in which the sleeve 7 according to Figure 19 is provided with the toothing profile 2, a mandrel corresponding to the profile 5 is axially input into the profiling 5 and a punch 35 in the form of a ring abuts against the face front 36 (FIG. 18), the material coming from the front zone being supported by cold extrusion in a matrix placed around the cylindrical outer diameter 34, which has the opposite shape of the profiling 2, in this counter-profiling, so that a projection 37 then caused is removed 19 in a work process "turning 2" according to Figure 19.
Avant ou également après l'assemblage des composants 4 et 7, la zone 38, qui peut servir par exemple de siège de palier, peut être formée par tournage, une encoche 39 peut être tournée dans la zone d'extrémité extérieure du profil 3, de la même façon qu'un chanfrein 40 et une rainure de dégagement 41 sur l'extrémité de la zone 38 cylindrique. Before or after assembly of the components 4 and 7, the zone 38, which can serve for example as a bearing seat, can be formed by turning, a notch 39 can be rotated in the outer end zone of the profile 3, in the same way as a chamfer 40 and a clearance groove 41 on the end of the cylindrical zone 38.
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